【文章內(nèi)容簡介】 體的溫度；另一類是非接觸式的，即通過接受被測物體發(fā)出的輻射來判斷溫度。目前常見的接觸式測溫儀器有如下幾中：利用固體或液體熱脹冷縮的特性測量溫度。例如，常見的體溫計便是液體膨脹式溫度傳感器；利用固體膨脹的，由根據(jù)熱脹冷縮而是硬度變化做成的桿式溫度傳感器和利用雙金屬片受力產(chǎn)生彎曲變形的雙金屬溫度傳感器。他是根據(jù)密封在固體容器內(nèi)的液體或氣體，當溫度變化時壓力產(chǎn)生變化的特性，當溫度的測量轉(zhuǎn)化為壓力的測量。它主要由兩部分組成，一只溫包，又盛液體或氣體的感應固定容器構成，另一是反映壓力變化的彈性元件。根據(jù)熱電效應，將兩種不同的導體接觸構成回路時出現(xiàn)毫伏級的熱電勢，這點電勢可準確反映溫度。利用金屬或半導體的電阻隨溫度變化的特性測量儀表示根據(jù)物體發(fā)出的熱輻射測量物體的溫度。常見的有根據(jù)物體在常溫時的發(fā)光亮度測定溫度光學溫度傳感器，以及熱輻射能量聚于密溫元件上，在根據(jù)爭取頻段輻射能的強弱測定溫度的全輻射溫度傳感器。非接觸方法的優(yōu)點是測量不受感溫原件的耐熱程度的限制，因而最高的可測溫度原則上沒有限制。事實上，目前對1800攝氏度以上的高溫，輻射溫度傳感器是唯一可用的測溫儀表。近年來，紅外線測溫技術的發(fā)展，使輻射測溫的方法由可見光向紅外線擴展，對700度以下不發(fā)射可見光的物體也能應用，使非接觸式測溫下限向常溫擴展，可用于低到0攝氏度左右的溫度測量，且分辨率很高。由于非接觸式測溫儀表不需與被測物體進行傳導熱交換，一次不易改變原來的溫度場，此測溫速度快，因此不易改變原來的溫度場且測溫速度快，可以對運動物體進行測量。其缺點是對不同物體進行測溫時，由于各種物體的輻射力不同，必須根據(jù)物體不同的吸取系數(shù)對對讀數(shù)進行修改，一般誤差不大，以上各種儀表，機械的大多只能做就地指示，輻射式的精度較差，只有熱電偶的測溫儀表精度較高，信號又便于遠傳處理。因此熱電偶式測溫得到了最廣泛的應用?？刂葡到y(tǒng)的溫度檢測元件采用集成溫度傳感器AD590。AD590式AD公司生產(chǎn)的利用PN結(jié)正相電流與溫度關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。實際上，中國也開發(fā)出了同類型的SG590。這種器件在被測量溫度一定時，相當于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并且具有消除電源波動的特性。即使電源在5～15V之間變化，其電流也是1uA以下作微小變化。我們這里選擇AD590作為溫度傳感器第三章 硬件電路設計本設計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫度濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號， A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設計了以AT89C51為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括電源系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換、單片機、溫度和濕度檢測及控制、鍵盤及顯示、報警電路、等部分的設計。 系統(tǒng)基本框圖51系列單片機它具有集成度高、處理功能強、可靠行好、系統(tǒng)結(jié)構簡單、價格低廉、易于使用等優(yōu)點，在我國已經(jīng)得到廣泛應用，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、電力電子、機電一體化等方面取得了令人矚目的成果。AT89C51的介紹和特性AT89C51單片機是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的8位單片機。其片內(nèi)含4K字節(jié)的可反復擦寫的只讀存儲器（EPROM），128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存儲器技術生產(chǎn)、并兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置有通用的8位CPU和Flash存儲單元?？伸`活運用于各種控制領域，且其性價比較高。 AT89C51單片機AT89C51單片機的主要性能參數(shù)：與MCS51系列產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；4K字節(jié)的可重復擦寫的FLASH存儲器；存儲器可循環(huán)寫入/擦寫10000次；全靜態(tài)操作：0Hz16MHz；三級加密程序存儲器；內(nèi)部有128字節(jié)的RAM；32個可編程的I/O口線；2個16位的定時/計數(shù)器；可編程串行URAT通道；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容；功能特性概述：AT89C51單片機提供以下標準功能：4K字節(jié)的Flash存儲器、128字節(jié)的內(nèi)部RAM、32個I/O口線、2個16位的定時/計數(shù)器、1個全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。同時，AT89C51單片機可降置0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有的工作，直到下一個硬件復位。Vcc:電源引腳；GND:地；P0口（）：是一組8位的開漏雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口使用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對斷口寫“1”可作為高阻抗輸入端來使用。 在訪問外部的數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接受指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。在校驗時，要求外接上拉電阻。P1口（）: 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。向端口寫入1的時候，P1口被內(nèi)部上拉為高電平，此時可用做輸入口，當作為輸入腳的時候，外部拉低的P1口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。在Flash編程和程序校驗期間，P1口接受低8位地址。P2口（）:是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。當向P2口寫入1時，P2口被內(nèi)部上拉為高電平，可作為輸入口。當作為輸入引腳 的時候，被外部拉底的P2口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。在訪問片外程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @Ri指令）時，P2口上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器SFR區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不變。在Flash編程和程序校驗期間，P2口接受高位地址和其他控制信號。P3口（）：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。向端口寫入1的時候，P3口被內(nèi)部上拉為高電平，此時可用做輸入口，當作為輸入腳的時候，外部拉低的P3口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流。P3口除了做一般的I/O口線使用外，更為重要的是它的第二功能，如下： 第二功能為RXD（串行輸入）； 第二功能為RXD（串行輸出）； 第二功能為INT0非（外部中斷0輸入）； 第二功能為INT1非（外部中斷1輸入）； 第二功能為T0（定時/計數(shù)器0輸入）； 第二功能為T1（定時/計數(shù)器1輸入）； 第二功能為WR非(寫選通信號)； 第二功能為RD非（讀選通信號）；P3口還可接受一些用于Flash存儲器編程和程序校驗的控制信號。Rst:復位輸入。當振蕩器工作時，Rst引腳出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平，使單片機復位。ALE/PROG非：當訪問片外程序存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位。即使單片機不訪問片外存儲器，ALE也仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此可對外輸出時鐘或定時作用。并且，當單片機每訪問一次片外數(shù)據(jù)存儲器時都將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程時，該引腳還用于編程脈沖（PROG非）。程序存儲器允許輸出是片外程序存儲器的讀選信號，當AT89C51由外部程序存儲器指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期2個 有效，即輸出2個脈沖。在此期間，當訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這2次有效的 信號不出現(xiàn)。/Vpp:外部訪問允許。當CPU僅訪問片外程序存儲器時（地址為0000HFFFFH）， 端必須得保持低電平（接地）。需要注意的是：當加密位LBI被編程時，復位后單片機會內(nèi)部鎖存EA非端狀態(tài)。若 端為高電平（接Vcc時），CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。當Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當然前提是該器件使用+12V的編程電壓Vpp。時鐘振蕩器：AT89C51單片機內(nèi)部有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷振蕩器一起構成自激振蕩器，振蕩電路如圖。外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容CC2在防地器的反饋賄賂中構成并聯(lián)振蕩電路，雖然對電容CC2并沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微的影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。若使用石英晶體，則電容容量最好為+30PF～10PF，而若使用陶瓷振蕩器，則電容容量最好是+40PF～10PF。用戶也可以采用外部時鐘方式，其電路如下圖所示。在這種時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2管腳則懸空。ATMEL公司生產(chǎn)的51系列單片機還有AT89C20589C1051等芯片，這些芯片是在89C51的基礎上將一些功能精簡掉后所形成的精簡版。如AT89C2051去掉了P0口和P2口，內(nèi)部的程序FLASH存儲器也縮減到了2K，封裝形式也從51系列的40引腳改為20引腳。其相應的價格同樣也降低了一些，特別適合在一些智能玩具，手持儀器等程序不大的系統(tǒng)環(huán)境下應用；AT89C1051在AT89C2051的基礎上，再次精簡了串口功能，程序存儲器也縮減到了1K，價格更低，其相對適用與更為簡單的控制系統(tǒng)。ATMEL公司的51系列單片機有很多的封裝形式，如AT89C51有PDIP、PLCC和PQFP/TQFP的封裝形式；而AT89C205AT89C1051有PDIP和SOIC封裝形式。INTEL公司的8038058751的開發(fā)工具，如仿真器，開發(fā)軟件同樣適用與89C51系列單片機。由于89C51系列單片機具有完全兼容與51的內(nèi)部結(jié)構和指令格式，所以8038058751的使用與89C51基本相同，只是使用8031時，由于其本身無ROM，所以其31管腳必須接地。而89C51則不用。并行I/O口 51系列單片機四個8位并行口：P0，P1，P2和P3。每個口都包括一個鎖存器，即專用寄存器（P0，P1，P2和P3），一個輸出驅(qū)動器和一個輸入緩沖器P3有兩個），我們常將這一整體統(tǒng)稱為P0，P1，P2和P3。四個并行口都是雙向口，但結(jié)構不完全相同。P0口的每一位都由一個多路轉(zhuǎn)換開關MUX控制。即P0口是多功能口。當單片機需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器時，P0口各位用來輸出片外存儲器地址的低8位A7～A0以及輸出或輸入數(shù)據(jù)D7～D0。這是P0口中控制線為高電平，MUX開關向上聯(lián)接，P0口充當?shù)刂?數(shù)據(jù)總線使用（分時操作）。如果單片機是由片內(nèi)存儲器，也不需要擴展片外數(shù)據(jù)存儲器時，P0口中控制線為低電平，MUX開關向下連接，P0口即是普通I/O口，可以按位輸出或輸入。P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線時用時，控制線為高電平，這是P0口是雙向口。當?shù)刂?數(shù)據(jù)總線該位要輸出1時，兩個串聯(lián)的輸出管中，T1導通T2截止。需要輸出0時，T1截止T2導通。CPU通過地址/數(shù)據(jù)總線傳來“1”或“0”，一方面經(jīng)與門控制T1導通或截止（注意與門的另一輸入為控制線，當前為“1”）；另一方面取反后控制T2截止或?qū)?。當輸入?shù)據(jù)時，CPU將兩個輸出管都截止。（三態(tài)門）讀入到單片機內(nèi)部總線上。P0口作為普通I/O口使用時，MUX指向下，因為控制線為低電平，兩個輸出管中T1截止。CPU向端口輸出“1”或“0”時，謝脈沖加到鎖存器的時鐘CL端。使得Q非的輸出“0” 或“1”，這樣控制T2截止或?qū)?。由此可見，輸出是漏極開路式的（）。即如輸出“0”，則T2導通，片腳為低電平。反之如輸出“1”，則兩管腳都截止，輸出是開路的，為避免邏輯錯誤，P0口做普通I/O口輸出時，必須外接一個上拉電阻（一般是3K～10K）到+5V，這樣輸出1時，又被這個電阻將片腳電平上拉到高電平。如P0口作為普通I/O口輸出時，必須先向該位輸出寫“1”，使輸出兩管腳全截止，置該位為高阻輸入狀態(tài)有CPU讀入。如先輸出“0” ，則T2導通，使片腳電平（應該是邏輯電平）無法為“1”，這是不允許的。因此，做I/O口使用時，P0時準雙向口。這一點與它做地址/數(shù)據(jù)總線時用時（雙向口）是不同的。并行口的結(jié)構準雙向口只有兩態(tài)，做輸入前必須先輸入“1”。對于8031單片機來說，因為它沒有片內(nèi)程序存儲器，所以必須擴展程序存儲器才能工作。這樣，它的P0口只能充當?shù)刂?數(shù)據(jù)總線，而不能做普通I/O口時用。P1口是單功能的，只能夠用來做普通I/O口，可以按位置設置成輸出或輸入。P1口的輸出端有P0不同，輸出級是一個接有內(nèi)部上拉電阻的場效應管。當輸出時，由寫脈沖把內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)鎖存進鎖存器，鎖存器的Q非非控制管。當輸出“1”時，該管截止，由上拉電阻將片腳電平拉高到“1”。而當輸出“0”時，該管導通，片腳電平“0”。欲設置為輸入時，必須在此之前先寫入“1”。使輸出管截止，然后才能從片外輸入。CPU通過下面這個輸入緩沖器讀口線電平，使用讀引腳選通信號。輸出只有兩態(tài)，而且作輸出前必須先輸出“1”。這兩點與P0口作普通I/O使用時情況完全一樣。因此，P1口也是準雙向口。由于P1口各位具有內(nèi)部上拉電阻，因此在先向它寫入“1”后作輸入時，能用一般的邏輯電路或用OC門輸出的邏輯電路所驅(qū)動。這一點與P0口作輸入時有不同。（P0口無內(nèi)部上拉電阻，不能為0C驅(qū)動）。P2口內(nèi)部也有控制開關MUX，它是雙功能的。在單片機擴展外程序存儲器時，CPU自動將MUX向右接通，P2作為地址總線，輸出地址高字節(jié)A15～A8。另外要說明的是，在單片機擴展片外數(shù)據(jù)存儲器時MUX可能向左側(cè)接通（使用@DPTR尋址），輸出DPH的值作為地址高字節(jié)A15～A8。在P2不做地址總線使用時，CPU自動把MUX向左接通時，P2可以做普通I/O口使用。由圖可見，要輸出“1”或“0”，經(jīng)與非門控制輸出管的導通與截止，這樣就在引腳上輸出“1”或“0”。P2口也有內(nèi)部上拉電阻，輸出電路與P1口完全一致，因此它也是準雙向口。輸出時兩態(tài)的，在作輸入時，必須預先輸出“1”，使輸出管截止然后由縣棉的緩沖器使用讀引腳選通信號將引腳邏輯讀入CPU。803